اصل پاسکال در بالابر هیدرولیکی

تاریخچه ورود نیروی هیدرولیک در جهان صنعتی:

بالابر هیدرولیک، وسیله ای است، برای جابجایی اجسام با استفاده از نیروی ایجاد شده توسط فشار بر مایع داخل سیلندر. سیستم های هیدرولیک، از سیال های تراکم ناپذیر، مانند روغن یا آب برای انتقال نیرو از یک بخش به بخشی دیگر استفاده می­کنند.

بالابرهای هیدرولیک، طیف گسترده ای از کاربردها به ویژه در صنایع ساخت و ساز و صنایع هوایی، آسانسورها، فروشگاه ها، رستوران ها و … را دارا می­باشد. بیشتر هواپیما ها از هیدرولیک در سیستم های ترمز و فرود خود استفاده می­کنند. همچنین می­توان در صنایع حمل و نقل عمومی، کشتیرانی و اسکله از آن بهره برد.

کار در ارتفاع همیشه با چالش هایی همراه بوده و بشر همیشه به دنبال راهی برای بالابردن افراد و بارها با اتلاف کمتر زمان و انرژی بوده است.

میزها و سکوهای بالابر زمانی معنا پیدا کرد که مردم ساخت سازه ها و ساختمان های بلند را آغازکردند، بطور مثال، رومی ها با استفاده از سکوهایی که بردگان با طناب بالا می­کشیدند مصالح ساختمانی را جابجا می­کردند. اولین تجهیزات هیدرولیک در تاریخ، توسط جوزف براماه در انگلستان ثبت شده است. این تجهیزات، تغییرات زیادی در جهان صنعتی و همچنین صنعت کشاورزی ایجاد کرد. بعد از آن مردم شروع به استفاده از نیروی هیدرولیک برای راه اندازی جرثقیل های هیدرولیک، آسانسورها و … کردند. بعد از ساخت اولین جرثقیل هیدرولیک توسط ویلیام آرمسترانگ در سال 1846، مهندسان، اولین آسانسور هیدرولیک را در سال 1870 و در شهر نیویورک افتتاح کردند.

پاسکال در بالابر هیدرولیکی:

براساس قانون پاسکال، اصل، بر به وجود آوردن نیرو یا حرکتی است که نشان می­دهد: تغییر فشار بر روی یک مایع تراکم ناپذیر در یک فضای محدود، به طور کاملا مساوی در همه جهت در سراسر مایع انتقال می­یابد.

در واقع براساس این قانون می­توان گفت وقتی فشار در هر نقطه از یک سیال محاصره شده، افزایش می­یابد، در هر نقطه دیگر این ظرف، افزایش یکسانی به وجود می­آید.

فرمول قانون پاسکال بطورکلی برابر است با:

که در آن f نیروی اعمال شده

P  فشار منتقل شده

A سطح مقطع است.

می­توان کاربرد این قانون را در بالابر هیدرولیکی مشاهده کرد. این بالابر، به وسیله فشار مایع ایجاد شده توسط سیال مناسب کار می­کند و برای بالا بردن بارها در کارخانه ها، انبارها، ساختمان ها و … مورد استفاده قرار می­گیرد.

براساس این قانون، یک نیروی خارجی از طریق سیلندر بر سطح سیال اثر می­گذارد. این نیرو به صورت کاملا یکسان بر سطح مایع اثر گذاشته و باعث می­شود که فشاری مساوی روی تمام سطح (سقف، کف محفظه و دیواره ها) سیال ایجاد شود. یعنی در این حالت .

برای درک این قانون فیزیک در بالابر هیدرولیکی بهتر است از یک مثال کمک بگیریم:

فشار سیال درون یک دریاچه را در نظر بگیرید. همانطور که می­دانید تا زمانی که چگالی دریاچه ثابت فرض شود، می­توانیم فشار را با استفاده از رابطه ( چگالی× ثابت گرانشی× فاصله از سطح دریاچه تا آن نقطه ) محاسبه کنیم. این رابطه فشار حجم مایعی که بالای نقطه موردنظر ما است را نشان می­دهد. برای به دست آوردن فشار کل، باید مجموع فشار ناشی از حجم مایع بالای نقطه موردنظر و حجم مولکول های هوای موجود در بالای آن مایع (فشار اتمسفر) را در نظر بگیریم. در واقع، اتمسفر اطراف ما، یک نیروی خارجی بر سطح دریاچه وارد می­کند که فشار سیال را در هر نقطه از دریاچه به اندازه فشار اتمسفر افزایش می­دهد. یکی از کاربرد‌‌‌ های مفید اصل پاسکال، بالابر هیدرولیک است.

بالابر هیدرولیک برای ما این امکان را فراهم می­کند که از نیروی ورودی تقریبا کمی برای به وجود آوردن نیروی خارجی بزرگتر، بهره ببریم. این اتفاق به این دلیل رخ می­دهد که فشاری که بر روی یک پیستون وارد می­شود با فشاری که پیستون دوم احساس می­کند برابر است. در واقع، فشار درون سیال بدون هیچ کاهشی باقی می­ماند. هدف سیستم های هیدرولیک می تواند بطور گسترده ای متفاوت باشد، اما اصول نحوه کارکرد سیستم های هیدرولیک و اجزای آنها یکسان است. باید بدانیم مهم ترین بخش یک سیستم هیدرولیک سیال است.

سیالات هیدرولیک، قدرت را در یک سیستم هیدرولیک منتقل می­کند. بیشتر سیالات هیدرولیک، روغن معدنی یا آب هستند. جالب است بدانید سیالاتی مانند گلیکول اتر، استر ارگانوفسفات، پلی آلفانوئین، پروپیل گلیکول و روغن سیلیکون برای کاربرد های دمای بالا و مقاومت در برابر آتش استفاده می­شود. مفهوم قانول پاسکال و کاربرد آن را می­توان در بالابر های هیدرولیک، مشاهده کنیم، که در آن مقدار کمی نیرو به مایع تراکم ناپذیر در سمت چپ ایجاد می­شود تا نیروی زیادی، در سمت راست ایجاد شود.

سیستم های هیدرولیک که برای کنترل دقیق عملکرد نیرو های بزرگ مورد استفاده قرار می­گیرد، مقرون به صرفه هستند و از منابع انرژی به درستی استفاده می­کنند. یک سیستم هیدرولیک، با اعمال نیرو در یک نقطه از مایع تراکم ناپذیر عمل می­کند و نیرو را به نقطه بعدی می­فرستد. این فرآیند شامل دو پیستون است که توسط یک لوله پر از روغن به هم متصل می­شوند.

نیروی ایجاد شده در یک سیستم هیدرولیک به اندازه پیستون ها بستگی دارد. مثلا اگر دو پیستون را در نظر بگیریم که اندازه یکی از آنها، سه برابر دیگری باشد، مقدار نیروی ایجاد شده توسط پیستون بزرگتر 9 برابر بیشتر است.

بالابر هیدرولیک با استفاده از اصل پاسکال در گروه فنی مهندسی احمدی توسط تیمی از متخصصان خبره تولید می‌شوند.